Разработана технология получения плазмонных лазеров, работающих при комнатной температуре
29 декабря 2010 года
<dynamicpagelist> category = Опубликовано category = Физика count = 3 orcer = addcategory suppresserrors = true namespace = Main addfirstcategorydate = true </dynamicpagelist>
<dynamicpagelist> category = Опубликовано category = Наука count = 5 notcategory = Физика orcer = addcategory suppresserrors = true namespace = Main </dynamicpagelist>
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали новую технологию, позволяющую создавать плазмонные лазеры, работающие при комнатной температуре. Это открытие позволило преодолеть значительный барьер на пути практического применения подобных лазеров.
Работа, опубликованная 19 декабря в журнале Nature Materials, была выполнена под руководством профессора Сяна Чжана. По его словам, плазмонные лазеры могут сделать доступным для исследователей биодетекторы, основанные на одной молекуле, фотонные интегральные схемы и высокоскоростные коммуникационные системы.
Плазмонный лазер представляет собой устройство, в котором электромагнитная волна «связывается» электронными колебаниями на поверхности металла, что позволяет «зажать» свет в объёме, размер которого порядка нескольких нанометров, что значительно меньше длины волны света в вакууме (которая составляет величину порядка 1 микрона). На этом пути удалось уменьшить область локализации электромагнитных колебаний до 5 нм, или до размера одной белковой молекулы.
До сих пор основной сложностью для применения плазмонных лазеров на практике являлось то, что все известные технологии их создания требовали чрезвычайно низких температур: плазмонные лазеры требовали глубокого вакуума при температуре порядка 10 кельвин (около −263 °C).
В предыдущих схемах большая часть энергии, вырабатываемой лазером, утекала из него, что заставляло увеличивать коэффициент усиления лазера за счёт понижения его температуры. Чтобы преодолеть проблему утечек, исследователи решили воспользоваться хорошо известным эффектом шепчущей галереи — в замкнутом пространстве звук, отражаясь от стен, может долгое время без потерь распространяться вдоль стены комнаты. В новой технологии отражается не звук, а поверхностные плазмоны. Для этого в схему был включён слой сульфида кадмия, имеющий толщину 45 нм и длину 1 мкм, помещавшийся на поверхность серебра, но отделённый от неё 5-нанометровой плёнкой фторида магния.
В результате учёные получили 18-кратное увеличение мощности генерируемого излучения и зажали свет в объёме порядка 20 нанометров. При этом лазер функционировал при комнатной температуре.
